[0001] Warmgeformtes, warmgewalztes und kaltgewalztes Metallband weist häufig Planheitsfehler
auf, die im Hinblick auf die Weiterverarbeitung und schließlich auch die Verwendung
des Fertigbandes einer Beseitigung bedürfen.
[0002] Bei solchen Planheitsfehlern kann es sich um eine Bandkrümmung in Längsrichtung,
eine Querkrümmung sowie um Quer-, Mitten- und Randwellen oder eine Säbelbildung infolge
unterschiedlicher Bandlängen über die Bandbreite handeln. Derartige Bandsäbel führen
bei längeren Tranportstrecken zu einem seitlichen Verlaufen des Bandes. Um das zu
verhindern, sind um eine Achse senkrecht zur Bandebene verdrehbare Führungsrollen
erforderlich, die mit einem erheblichen Investitionsaufwand verbunden sind und einem
hohen Verschleiß unterliegen.
[0003] Die genannten Fehler können zu Störungen und zu Beschädigungen des Bandes bei der
Weiterverarbeitung führen. So kann es beispielsweise in einem Schlingenturm oder Glühofen
mit größeren freien, d.h. nicht abgestützten Bandlängen dazu kommen, daß das Band
an Führungen oder ortsfesten Installationen entlangschabt oder entgegengesetzt zueinander
bewegte Abschnitte eines mäanderförmig geführten Bandes aneinanderreiben. Dies führt
zu Beschädigungen der Bandoberfläche, die entweder durch aufwendige Ausbesserungsarbeiten
beseitigt werden müssen oder eine Weiterverarbeitung des Bandes zu einem verkaufsfähigen
Produkt ausschließen. Diese Gefahr ist besonders groß bei Edelstahlbändern, an deren
Oberflächengüte besonders hohe Anforderungen gestellt werden. Zudem lassen sich Planheitsfehler
bei hochverfestigtem Edelstahlband besonders schwer beseitigen.
[0004] Um Planheitsfehler zu beseitigen, ist es beispielsweise aus "Stahl und Eisen", 1986,
S. 1131 bis 1137 bekannt, das Band unter Zug um mehrere Biegerollen herumzuführen
und so unter Zugspannung einer Biegeverformung mit wechselnder Biegerichtung zu unterwerfen.
Dabei überlagert die Zugspannung die Biegung des Bandes und bestimmt das Zusammenwirken
von Biege- und Zugformänderung das Richtergebnis, das demgemäß vom Biegeradius bzw.
dem Umschlingungswinkel an den Richtrollen einerseits und von der auf das Band ausgeübten,
einen bestimmten Streckgrad gewährleistenden Zugkraft andererseits abhängig ist. Biegeradius
und Zugkraft stehen beim Streckbiegerichten insofern in einer Wechselbeziehung als
der Biegeradius bei gleichbleibender Zugkraft mit zunehmender Festigkeit des Bandwerkstoffs
abnimmt. Um einen hinreichenden Biegeradius zu gewährleisten, ist es daher erforderlich,
die Zugkraft mit zunehmender Werkstofffestigkeit zu erhöhen. Um das zu erreichen,
sind hohe Antriebsleistungen für die beiderseits der Biegerollen angeordneten, das
Band durch die Richtvorrichtung bewegenden Spannrollen erforderlich. Dies verursacht
nicht nur hohe Investitions-, sondern auch hohe Betriebs-, insbesondere Energiekosten.
[0005] Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die
sich insbesondere zum Richten von Band aus hochfesten metallischen Werkstoffen eignet
und ohne die hohen Investitions- und Betriebskosten auskommt, wie sie für das Überlagerungsrichten
durch Streckbiegerichten charakteristisch sind.
[0006] Die Lösung dieses Problems beruht auf dem Gedanken, das Band in mindestens einem
Richtrollensatz aus zwei Führungsrollen und einer Richtrolle formschlüssig an der
Richtrolle zu führen und dabei die Berührungslinien des Bandes auf der Richtrolle
dadurch festzulegen, daß die Führungsrollen das Band direkt an die Richtrolle drücken.
Die Führungsrollen bilden mit der Richtrolle jeweils einen Richtspalt und nehmen dabei
den durch die Banddicke bestimmten geringstmöglichen Abstand von der Richtrolle ein,
so daß das Band an den beiden Berührungslinien in einem Spalt gleichsam zwischen der
Richtrolle einerseits und je einer Führungsrolle andererseits eingespannt ist. Dabei
bestimmen der Richtrollenradius einerseits und der Abstand der Berührungslinien oder
- anders ausgedrückt - die Eintauchtiefe der Richtrolle im Zwickel zwischen den beiden
Führungsrollen andererseits den Biegeradius. Der am Band wirksame Biegeradius, d.h.
der Wirkradius entspricht somit dem Radius der Richtrolle.
[0007] Auf diese Weise läßt sich mit Hilfe der Eintauchtiefe der Richtrolle unabhängig von
der Festigkeit bzw. Biegesteifigkeit des jeweiligen Bandwerkstoffs und unabhängig
vom Bandzug der im Hinblick auf die Beseitigung der Planheitsfehler erforderliche
Biegeradius einstellen. Das Richten geschieht mithin durch Biegeformänderung, so daß
der Bandzug keine Richtarbeit zu leisten braucht, sondern nur dazu dient, das Band
fortzubewegen. Somit bleibt die notwendige Zugkraft weit unter derjenigen, die für
ein Strecken und Biegen des Bandes wie beim Streckbiegerichten erforderlich ist.
[0008] Läßt man die für die Bewegung des Bandes durch die Richtvorrichtung erforderliche
Zugkraft außer Betracht, dann wird die für die Beseitigung der Planheitsfehler erforderliche
plastische Verformung allein durch die Eintauchtiefe der Richtrolle zwischen den beiden
Führungsrollen geleistet. Je größer die Eintauchtiefe ist, desto weiter liegen die
beiden von der Relativlage der drei Rollen zueinander bestimmten Berührungs- bzw.
Einspannlinien auf der Richtrollenoberfläche auseinander, und umso größer ist der
Wirk- bzw. Biegeradius.
[0009] Auf den Querschnitt der Rollen bezogen, verlaufen die sich im Mittelpunkt der Richtrolle
schneidenden Radien der Führungsrollen vorzugsweise durch die Berührungslinien Führungsrolle/Richtrolle/Führungsrolle.
[0010] Um auch sogenannte Bandsäbel, d.h. sichelförmige Krümmungen in der Bandebene auszugleichen,
kann die Richtrolle in der Vertikalen verschwenkbar angeordnet sein.
[0011] Bei einem Schrägstellen der Richtrolle in bezug auf die Ebene des Bandes ergeben
sich im Bereich der beiden Bandkanten unterschiedliche Eintauchtiefen und demgemäß
jeweils ein unterschiedlicher Biegeradius mit der Folge, daß der größere Biegeradius
zu einem Strecken der hier kürzeren Bandkante und damit zu einer Begradigung des Bandes
führt.
[0012] Da ein direkter Zusammenhang zwischen einem Querbogen des Bandes und einem Längsbogen
besteht, läßt sich die Eintauchtiefe der Richtrolle mit Hilfe der Meßdaten mehrerer
über die Bandbreite verteilter Sensoren zum Messen des Abstandes der Bandoberfläche
von einer Nulllinie über einen Algorithmus steuern. Vorzugsweise dienen ein über der
Bandmitte angeordneter Sensor als Referenzsensor und beiderseits des Referenzsensors
angeordnete Sensoren zum Messen des Abstandes der Bandoberfläche über die Bandbreite
von der Nulllinie.
[0013] Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1:
- eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Banddicke, der Streckgrenze
des Bandwerkstoffs und dem Grenzbiegeradius,
- Fig. 2:
- einen Querschnitt durch eine Biegerichtvorrichtung mit einer Richtrolle und zwei Führungsrollen
unterschiedlichen Durchmessers,
- Fig. 3:
- eine Biegerichtvorrichtung mit einer Richtrolle und zwei Führungsrollen gleichen Durchmessers,
- Fig. 4:
- eine vergrößerte Darstellung der einlaufseitigen Richtrolle und der beiden zugehörigen
Führungsrollen sowie
- Fig. 5:
- eine Vorrichtung zum Messen der Bandkrümmung quer zur Durchlaufrichtung des Bandes.
[0014] Aufgrund des Zusammenhangs zwischen Biegeradius, Banddicke und Streckgrenze des Bandwerkstoffs,
wie er in dem Diagramm der Fig. 1 grafisch dargestellt ist, liegt der Grenzbiegeradius
für das Band, unterhalb dessen es zu einer planheitsfehlerbeseitigenden plastischen
Verformung des Bandes kommt, bei einer Streckgrenze des Bandwerkstoffs von 1.600 N/mm
2 im Banddickenbereich von 0,3 bis 1,2 mm bei 20 bis 80 mm. Bei einem 0,5 mm dicken
und 1.300 mm breiten Stahlband müssten bei einem herkömmlichen Richten die Zugkräfte
so groß sein, daß sich am Band ein Biegeradius unter etwa 30 mm ergibt.
[0015] Die Biegerichtvorrichtung der Fig. 2 besteht aus zwei einlaufseitigen Führungsrollen
1,2 und zwei auslaufseitigen Führungsrollen 3,4 für das durchlaufende Band 5. Der
unteren Führungsrolle 2 benachbart ist eine weitere Führungsrolle 6 angeordnet, die
wegen ihres geringen Durchmessers durch eine Stützrolle 8 abgestützt ist. In dem Zwickel
zwischen den beiden Führungsrollen 2,6 ist eine Richtrolle 7 angeordnet, die ebenfalls
von einer Stützrolle 8 abgestützt wird. Das zwischen den beiden Führungsrollen 1,2
einlaufende Band 5 umschlingt die Richtrolle 7 mit einem Biegeradius bzw. Umschlingungswinkel,
der durch die Eintauchtiefe der Richtrolle zwischen den beiden Führungsrollen 2,6
bzw. durch die beiden Berührungslinien 9,10 bestimmt wird. Zwischen diesen Berührungslinien
befindet sich das Band in formschlüssiger Verbindung mit der Richtrolle 7.
[0016] Um die Eintauchtiefe und damit auch den von den Richtrollenradien bzw. den Berührungslinien
bestimmten Umschlingungswinkel α (vgl. Fig. 4) in Abhängigkeit von der Banddicke und
der Festigkeit des Bandwerkstoffs ändern zu können, sind die Stützrollen 8, die Führungsrolle
6 und die Richtrolle 7 auf einer gemeinsamen, in Fig. 2 nicht dargestellten Konsole
gelagert, die sich um einen Drehpunkt 11 verschwenken läßt.
[0017] Je nach Schwenkrichtung der Konsole wird die Bandunterseite (schwenken nach unten)
oder die Bandoberseite plastisch verformt (schwenken nach oben). Im Falle des Schwenkens
nach oben wird aus der Führungsrolle 6 eine Richtrolle 7 und aus der Richtrolle 7
eine Führungsrolle in Verbindung mit der Führungsrolle 1.
[0018] Die Biegerichtvorrichtung nach Fig. 3 besteht aus zwei Rollensätzen 12,13 jeweils
mit zwei Führungsrollen 14,15 und 16,17, in deren Zwickel jeweils eine anstellbare
Richtrolle 18,19 angeordnet ist. Die Richtrollen 18,19 sind jeweils durch Stützrollen
20,21 und 22,23 abgestützt.
[0019] Wie sich aus der Darstellung in Fig. 4 ergibt, schneiden sich die durch die Berührungslinien
24,25 der Band/Richtrolle verlaufenden Radien 26,27 der Führungsrollen 14,15 im Mittelpunkt
der Richtrolle 18; sie bilden ein gleichschenkliges Dreieck und schließen den Umschlingungswinkel
α ein.
[0020] Das zu richtende Band 5 ist durch den Richtspalt 24 zwischen der Führungsrolle 14
und der Richtrolle 18 sowie durch den Richtspalt 25 zwischen der Führungsrolle 15
und der Richtrolle 18 geführt und kommt demzufolge bei der Vorrichtung nach Fig. 3
in eine formschlüssige Verbindung zur Richtrolle 18, deren Radius im Zusammenhang
mit der jeweiligen Eintauchtiefe eine solche Biegeverformung, d.h. eine so starke
Biegung des Bandes auf der der Richtrolle 18 jeweils gegenüberliegenden Bandseite
bewirkt, daß ein durch Zugkraft bewirktes Strecken des Bandes nicht erforderlich ist.
Demgemäß leistet allein die Geometrie der Rollen die notwendige Richtarbeit ohne eine
wesentliche Beteiligung des Bandzuges. Je nachdem welche Bandseite plastisch verformt
werden soll, wird das Band entweder im Rollensatz 12 (Verformung der Bandoberseite)
oder im Rollensatz 13 (Verformung der Bandunterseite) verformt.
[0021] Auslaufseitig sind über dem Band 5 drei Sensoren 29,30 angeordnet, mit deren Hilfe
sich die nach dem Richten noch verbliebene Bandkrümmung im Wege einer Abstandsmessung
feststellen und mit einem Sollwert vergleichen läßt. Über einem Algorithmus ist es
so möglich, die Richtrollen anzusteuern.
1. Vorrichtung zum Richten von Metallband mit
- parallel zueinander angeordneten Führungsrollen (2,6;1,7;14,15;16,17) und
- einer in dem Zwickel zweier Führungsrollen angeordneten Richtrolle (6;7;18;19),
bei der
- das Band (5) die Richtrolle zwischen zwei Berührungslinien (9,10;24,25) formschlüssig
umschlingt, längs derer
- die Führungsrollen über das Band in mittelbarer Berührung mit der Richtrolle stehen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, im Querschnitt gesehen, die sich im Mittelpunkt der Richtrolle (6;7;18;19)
schneidenden Radien (26,27) der Führungsrollen (1,7;2,6;14,15;16,17) durch die Berührungslinien
(9,10;24,25) Band/Richtrolle verlaufen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtrolle (6;7;18;19) verstellbar angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtrolle (6;7) auf einem Schwenkarm angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtrolle (6;7;18;19) in einer Ebene senkrecht zur Ebene des Bandes (5)
verstellbar angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtrolle (6;7;18;19) und/oder mindestens eine Führungsrolle (6;7) durch
mindestens eine Stützrolle (8;20;21,22,23) abgestützt sind.